组合的共模电感器和差分信号变压器制造技术

公开了用于共模噪声的抑制和差分信号的传输的共模电感器(10)。该电感器包括具有第一绕组(11)和第二绕组(12)的磁芯(15)，其中第一绕组和第二绕组形成布置成传送差分通信信号的导体对。此外，第三绕组(13)和第四绕组(14)被布置成分别沿第一绕组和第二绕组的至少一部分延伸。第三绕组和第四绕组可以分别局部感应耦合到第一绕组和第二绕组。此外，第三绕组和第四绕组彼此串联连接，使得变换到第三和第四绕组的第一和第二绕组上的差分信号可以彼此相加。第三绕组和第四绕组因此可以提供由在第一绕组和第二绕组中的差分通信信号感应出的传感器信号。还公开了包括共模电感器的系统(100)以及用于测量所述电感器中的差分信号的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】组合的共模电感器和差分信号变压器
本文公开的专利技术涉及电气系统中的通信，并且具体涉及用于差模信号的发送或接收并且同时用于共模噪声的抑制的共模电感器。背景信号(诸如，通信信号)的传输与电气系统相关。信号可以携带与系统的不同部件的控制和操作有关的信息，并且可以特别地用于传递与所测量的操作参数有关的信息以及控制或优化系统性能的指令。在例如电力转换系统中，为了实现系统的有效操作，期望快速且有效地传送与输入电力、电力转换器(多个电力转换器)的性能、输出电力和/或操作指令有关的信息。此外，对共模噪声的抑制也可能在这种系统中受到关注，因为共模电流和/或电压可能干扰系统本身以及周围的其它系统，并且可能通过例如电力网传送很远的距离。在例如WO2014/131734和PCT/EP2012/066782中已经解决了该问题的一部分，其中，借助于无线或公共线路通信信道在中央适配单元和功率逆变器系统的多个开关单元之间传送控制信号。尽管存在用于实现这种通信信道的众所周知的方法，但仍需要用于以具有成本效益并且节能的方式结合这种功率逆变器系统来传送信息的替代方案和改进的方法。概述本专利技术的实施例中的至少一些实施例的目标是提供上述技术的改进的替代方案。因此，本专利技术提供了具有独立权利要求的特征的共模电感器、系统和方法。从属权利要求限定有利的实施例。在第一方面，提供了用于共模噪声的抑制和差分信号的传输的共模电感器。电感器包括磁芯，该磁芯具有第一绕组和第二绕组，其中，第一绕组和第二绕组形成布置成传送差分通信信号的导体对。此外，第三绕组被布置成沿着第一绕组的至少一部分延伸，并且第四绕组被布置成沿着第二绕组的至少一部分延伸。第三绕组和第四绕组可以分别局部感应耦合到第一绕组和第二绕组。此外，第三绕组和第四绕组彼此串联连接，使得变换到第三绕组和第四绕组的第一绕组和第二绕组上的差分信号可以彼此相加(即，被放大)。第三绕组和第四绕组因此可以适于提供由在第一绕组和第二绕组中的差分通信信号感应出的传感器信号。根据第二方面，提供了一种系统。该系统包括：适于接收输入电力并且输出输出电压波形和交流电流的开关单元，以及根据第一方面的共模电感器。输出电压是差分信号，因此可以由电感器传送。根据第三方面，提供了一种用于测量在根据第一方面的共模电感器中的差分通信信号的方法，差分通信信号可以具有比输出AC信号高得多的频率。该方法包括将差分通信信号传输通过第一绕组和第二绕组，并且测量变换到第三绕组和第四绕组的差分通信信号。共模信号可以被理解为在第一绕组和第二绕组中具有相同符号的信号。由这种信号生成的场可以在磁芯中相加，电感器因此可以用作阻挡信号或使信号衰减的高阻抗部件。相反，差分信号可以被理解为在第一绕组和第二绕组中具有不同符号的信号，这些场可能在很大程度上相互抵消。因此，电感器可以用作让信号通过的低阻抗部件。虽然第一绕组和第二绕组可以被布置为使得差分信号可以在磁芯中生成相互抵消或衰减的场，但是第三绕组和第四绕组可以分别感应耦合到第一绕组和第二绕组，以提供变换效果。本方面利用了第三绕组和第四绕组可以用于形成用于测量通过电感器传输的差分信号的传感器绕组的理解。这在已经包括共模电感器的系统中是特别有利的，因为部件可以借助附加的第三布线和第四布线补充或升级到组合的传感器设备。因此，可以提供传感器或测量功能而无需另外添加单独的感测或测量设备。此外，这允许在公共(电力)线中传输的信号被测量，这可以消除对单独的通信信道和附加电缆或无线通信装置的需要。此外，通过使用现有的部件，不需要用于接收信号的附加感测级或接收器。相反，电力系统的现有设备可以用于附加的通信目的，这允许减少材料、尺寸和与例如制造和维护相关的成本的支出。如已经提到的那样，共模电感器(也称为共模扼流圈或共模扼流线圈或线圈)在本申请的上下文中可以指用作针对共模电流但不是针对差模电流的电感器的电气部件。共模电感器因此可用于在差分信号传送或功率传输中的滤波的目的，其中，主要结合共模，可期望滤波效果。导体可以包括形成在磁芯上以相反方向缠绕的差分导体对的两个线圈。绕组可以以这样的方式配置，即由绕组中的差模电流产生的磁场倾向于彼此抵消，而来自绕组中的共模电流的磁场倾向于加在一起，由此提供抑制共模噪声的阻抗。通过沿第一绕组和第二绕组的至少一部分布置传感器绕组(即，第三绕组和第四绕组)，可以在第一绕组和/或第二绕组与传感器绕组之间实现电磁相互作用。由于电磁相互作用，当差分信号或电力流过电感器时，传感器绕组中可能感应出传感器信号。第三绕组和第四绕组的串联允许以差模方式在第三绕组和第四绕组中在相同方向上感应出电流。相反地，可以以共模的方式在不同方向上感应出电流，使得在第三绕组中感应出的电流可以对抗或抵消在第四绕组中感应出的电流。在差模操作期间感应出的电流因此可以加起来成为可以从传感器绕组提取的传感器信号，并且其可以用作以差模的方式流过共模电感器的差分信号的量度。传感器信号可以对应于差分信号，并且因此可以用于确定或测量差分信号。由此，本方面允许抑制共模噪声，同时即使对于相对较低的差模分量，也可以变换差模信号。差分信号可以例如包括与系统中的电压或电流有关的信息以及与例如电气系统的温度、容量和性能有关的其他参数。根据实施例，共模电感器的磁芯可以是铁磁性的和/或环形的、C形的或E形的。根据实施例，第一绕组和第二绕组可以适于从连接到输入电源(诸如，DC源)的开关单元传送差分输出AC。差模电力可以与差模通信信号一起在公共线中传送，并由此由电感器的传感器绕组测量。差分通信信号可以例如作为差分输出AC上的叠加信号传送。此外，差分通信信号可以包括用于操作开关单元的指令。本实施例在开关单元中是有利的，因为它可以输出AC并且经由相同的线路接收信息，诸如，例如操作指令。差分信号不需要额外的通信信道。同时，共模信号可以被电感器阻挡或衰减。根据一个实施例，开关单元可以形成功率逆变器系统的一部分，功率逆变器系统包括以级联配置彼此电连接的多个开关单元。开关单元中的每一个开关单元可以适于从例如光伏面板接收相应的输入电力。此外，每个开关单元可以被单独控制，以便产生输出到公共线的组合输出AC。开关单元可以响应于可以经由差分信号传输并且借助共模电感器的传感器绕组接收到的命令信号来操作。开关单元的单独控制特别对其中相应输入电力随时间的推移而变化和/或难以预测的应用和系统有意义。在例如光伏元件或太阳能电池板中可能是这种情况，其中，可以通过电压和电流之间的非线性关系来确定输出电力。类似快速通过的阴影的情况，或由于污染、不同的老化水平导致的面板的性能的差异的情况，或生产期间导致差异的情况，都可能妨碍面板的阵列作为整体运行在其最高效率点上。本方面提供了一种解决方案，其中，每个面板可以连接到相应的开关单元，该开关单元可以响应于每个开关单元处的共模电感器测量的差分信号而单独操作。因此，开关单元的操作可以适应在操作期间的特定要求。根据实施例，功率逆变器系统可以连接到中央单元，该中央单元适于生成用于控制开关单元中的至少一些开关单元的操作的命令信号。中央单元可以适于接收指示开关单元中的一个或几个开关单元的当前状态的信息、指示输入电压或电流、生成的输出电压或电流的量度、或与例如期望的输出AC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于共模噪声的抑制和差模信号的传输的共模电感器(10)，包括：磁芯(15)，所述磁芯具有第一绕组(11)和第二绕组(12)，所述第一绕组和所述第二绕组形成布置成传送差分通信信号的差分导体对，第三绕组(13)，所述第三绕组沿所述第一绕组的至少一部分延伸，并且感应耦合到所述第一绕组的至少一部分；第四绕组(14)，所述第四绕组沿所述第二绕组的至少一部分延伸，并且感应耦合到所述第二绕组的至少一部分；其中，所述第三绕组和所述第四绕组彼此串联连接，并且适于提供由在所述第一绕组和所述第二绕组中的所述差分通信信号感应出的传感器信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.18 SE 1551493-81.一种用于共模噪声的抑制和差模信号的传输的共模电感器(10)，包括：磁芯(15)，所述磁芯具有第一绕组(11)和第二绕组(12)，所述第一绕组和所述第二绕组形成布置成传送差分通信信号的差分导体对，第三绕组(13)，所述第三绕组沿所述第一绕组的至少一部分延伸，并且感应耦合到所述第一绕组的至少一部分；第四绕组(14)，所述第四绕组沿所述第二绕组的至少一部分延伸，并且感应耦合到所述第二绕组的至少一部分；其中，所述第三绕组和所述第四绕组彼此串联连接，并且适于提供由在所述第一绕组和所述第二绕组中的所述差分通信信号感应出的传感器信号。2.根据权利要求1所述的共模电感器，其中，所述磁芯是铁磁性的、环形的、C形的或E形的磁芯。3.根据权利要求1所述的共模电感器，其中，所述第一绕组和所述第二绕组适于传送来自连接到输入DC电源的开关单元(110)的差分输出AC。4.根据权利要求3所述的共模电感器，其中，所述差分通信信号由中央单元(130)生成。5.一种系统，包括：开关单元，所述开关单元适于接收输入DC电力并输出一输出AC电力；以及根据权利要求1所述的共模电感器，所述共模电感器连接到开关单元，并且适于将输出AC作为差分输出AC传...

【专利技术属性】
技术研发人员：古斯塔夫·贝里奎斯特，乔金·阿斯普隆德，T·莫德尔，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH